چوب مهندسی شده با به دام انداختن کربن دی اکسید کربن قوی تر می شود
Engineered wood grows stronger while trapping carbon dioxide
مهندس مارال شایق | سه شنبه, 02 خرداد,1402
دانشمندان دانشگاه رایس، روشی برای بازسازی چوب پیدا کرده اند که در آن با دام انداختن دی اکسید کربن از طریق یک فرآیند بالقوه مقیاس پذیر و کم مصرف ، این ماده را برای استفاده در ساخت و ساز قوی تر می کند.
مصالح مورد استفاده در ساخت و ساز مانند فولاد یا سیمان، هم از نظر اقتصادی و هم از نظر انتشار دی اکسید کربن هزینه بالایی دارند. ساخت و ساز ساختمان و استفاده از آن حدود 40 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای را تشکیل می دهد. توسعه جایگزین های پایدار برای مواد موجود، می تواند به کاهش تغییرات آب و هوایی و کاهش انتشار دی اکسید کربن کمک کند.
بر اساس مطالعه ای که در مجله Cell Reports Physical Science منتشر شده است، محمد رحمان، دانشمند علم مواد و همکارانش، در تلاش برای رسیدگی به هر دو موضوع به طور همزمان، روشی پیدا کردند که مولکول های یک ماده متخلخل کریستالی که دی اکسید کربن را به دام می اندازد، در چوب ترکیب کنند.
رحمان می گوید: "چوب یکی از مصالح پایدار و تجدیدپذیرِ مورد استفاده در ساخت و ساز است که ما در حال حاضر به طور گسترده از آن استفاده می کنیم. چوب مهندسی شدۀ ما نسبت به چوب معمولی و تصفیه نشده استحکام بیشتری از خود نشان داده است."
برای دستیابی به این کار بزرگ، شبکه ای از الیاف سلولزی که به چوب استحکام می بخشد، ابتدا از طریق فرآیندی به نام لایه برداری پاک می شود.
رحمان می گوید :" چوب از سه جزء ضروری تشکیل شده است: سلولز، همی سلولز و لیگنین. لیگنین چیزی است که به چوب رنگ می دهد، بنابراین وقتی لیگنین را بیرون می آورید، چوب بی رنگ می شود. حذف لیگنین یک فرآیند نسبتاً ساده است که شامل یک پردازش شیمیایی دو مرحله ای با استفاده از مواد بی خطر محیطی است. پس از حذف لیگنین، ما از سفید کننده یا پراکسید هیدروژن برای حذف همی سلولز استفاده می کنیم."
در مرحله بعد، چوب آماده شده در محلولی که حاوی ریزذرات چارچوب های فلزی-آلی یا MOF است، و به نام چارچوب کلگری 20 (CALF-20)شناخته می شود ، خیس می شود. چارچوب های فلزی-آلی ، مواد جاذب سطح بالایی هستند که به دلیل توانایی آنها در جذب مولکول های دی اکسید کربن در منافذشان استفاده می شوند. سومیابراتا روی ، دانشمند تحقیقات دانشگاه رایس و نویسنده اصلی این مطالعه می گوید : «ذرات چارچوب های فلزی-آلی به راحتی در کانال های سلولزی قرار می گیرند و از طریق فعل و انفعالات سطحی مطلوب به آنها متصل می شوند.»
چارچوب های فلزی-آلی، از جمله چندین فناوری نوظهور جذب کربن هستند که برای رسیدگی به تغییرات آب و هوایی انسانی توسعه یافته اند. رحمان می گوید: " در حال حاضر، هیچ بستر زیست تخریب پذیر و پایداری برای استقرار مواد جاذب دی اکسید کربن وجود ندارد. چوب تقویت شده با چارچوب های فلزی-آلیِ ما ، یک بستر پشتیبانی سازگار برای استقرار مواد جاذب در کاربردهای مختلف دی اکسید کربن است."
روی می گوید: «بسیاری از چارچوب های فلزی-آلیِ موجود در شرایط مختلف محیطی چندان پایدار نیستند. برخی از آنها بسیار مستعد رطوبت هستند و این یک ویژگی نامطلوب در یک ماده ساختاری است. با این حال، چارچوب کلگری 20 ( CALF-20) که توسط پروفسور جورج شیمیزو و همکارانش در دانشگاه کلگری توسعه یافته است، از نظر سطح عملکرد و تطبیق پذیری تحت شرایط مختلف محیطی متمایز است."
رحمان می گوید: « مصالح مورد استفاده در ساخت و ساز مانند فلزات یا سیمان منبع قابل توجهی از انتشار کربن صنعتی است. فرآیند ما از نظر مواد مورد استفاده و فرآوری محصولات جانبی ساده‌تر و سبزتر است.»
وی افزود: "گام بعدی تعیین فرآیندهای جداسازی و همچنین تحلیل اقتصادی دقیق برای درک مقیاس پذیری و قابلیت تجاری این ماده خواهد بود."
رحمان محققِ دستیار ، در علم مواد و مهندسی نانو در دانشکده مهندسی جرج آر براون رایس است. سومیابراتا روی یک دانشمندِ محقق در علم مواد و مهندسی نانو در دانشگاه رایس است.
مرکز فناوری شل (Shell Technologies) و آزمایشگاه تحقیقات نیروی هوایی آمریکا از این تحقیق حمایت کردند.
تاریخ انتشار مقاله: 16 فوریه 2023
منبع: دانشگاه رایس (یک دانشگاه در هیوستون، تگزاس)
گالری تصاویر
مطالب مرتبط
افراد دارای مهارت در این زمینه
در صورتی که در این زمینه تخصص یا مهارتی دارید، پس از ثبت نام در سایت و تکمیل فرم مشخصات شخصی ، پروفایل خود را به لیست زیر اضافه نمایید .
